一种发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种发光二极管及其制造方法，所述发光二极管为由两个等边三角形单元组成的平行四边形芯片，所述平行四边形芯片包括依次层叠的生长衬底、发光外延结构及电流扩展层，所述两个等边三角形单元之间具有从所述电流扩展层贯穿至所述生长衬底的出光走道，所述出光走道的两端分别形成有供所述两个等边三角形单元共用的P电极及N电极。本发明专利技术利用等边三角形芯片设计，通过增加芯片的周长，有效地提高了芯片的出光效率。本发明专利技术工艺简单，适用于工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管及其制造方法
本专利技术属于半导体照明领域，特别是涉及一种发光二极管及其制造方法。
技术介绍
半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。LED照明光源早期的产品发光效率低，光强一般只能达到几个到几十个mcd，适用在室内场合，在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。目前直接目标是LED光源替代白炽灯和荧光灯，这种替代趋势已从局部应用领域开始发展。随着半导体照明技术的发展，GaN基发光二极管逐渐显示出其独特的优势，如何提高GaN基LED的出光率是当今人们最关心的问题之一，因为GaN基LED的光抽取效率受制于GaN与空气之间巨大的折射率差,根据斯涅耳定律，光从GaN（n≈2.5）到空气（n=1.0）的临界角约为23°，只有在入射角在临界角以内的光可以出射到空气中，而临界角以外的光只能在GaN内部来回反射，直至被自吸收。图1为传统四边形芯片出光效果图，传统的发光二极管，当芯片的出射角度大于23.5°，小于66.5°时，芯片的光将仅局限在芯片的内部来回反射，光子不能逃逸出芯片外部，造成芯片的出光损失。目前用于提高发光二极管出光效率的方法有对发光二极管的出光表面进行图形化、对发光二极管的出光侧壁进行图形化等，这些技术可以一定程度地提高发光二极管的发光效率，但是，只通过改进以上两种方法难以较大程度地继续提高发光二极管的出光效率。因此，提供一种方法简单、可以进一步有效提高LED芯片出光效率的发光二极管结构及其制造方法实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种发光二极管及其制造方法，用于解决现有技术中发光二极管出光效率低等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种发光二极管的制造方法，至少包括以下步骤：1）提供一生长衬底，于所述生长衬底表面形成至少包括N型层、量子阱层及P型层的发光外延结构；2）于所述发光外延结构表面形成电流扩展层；3）于所述发光外延结构中定义出多个由两个等边三角形单元组成的平行四边形芯片，于该两个等边三角形单元之间采用深刻蚀技术刻蚀出至少贯穿至所述生长衬底的出光走道，且在所述出光走道两端预留有N电极制备区域及P电极制备区域；4）于所述N电极制备区域刻蚀出N电极制备平台；5）于所述P电极制备区域表面形成P电极，于所述N电极制备平台表面形成N电极；6）依据所定义的平行四边形芯片进行切割，获得相互独立的发光二极管芯片。作为本专利技术的发光二极管的制造方法的一种优选方案，所述生长衬底为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底或GaN衬底。作为本专利技术的发光二极管的制造方法的一种优选方案，所述N型层为N-GaN层，所述量子阱层为InGaN/GaN多量子阱层，所述P型层为P-GaN层。作为本专利技术的发光二极管的制造方法的一种优选方案，步骤3）采用的深刻蚀技术为感应耦合等离子体ICP刻蚀技术。作为本专利技术的发光二极管的制造方法的一种优选方案，步骤5）后还包括对所述生长衬底进行减薄的步骤。进一步地，在所述生长衬底减薄后还包括于所述生长衬底背面制作反射镜的步骤。本专利技术还提供一种发光二极管，所述发光二极管为由两个等边三角形单元组成的平行四边形芯片，所述平行四边形芯片包括依次层叠的生长衬底、发光外延结构及电流扩展层，所述两个等边三角形单元之间具有从所述电流扩展层至少贯穿至所述生长衬底的出光走道，所述出光走道的两端分别形成有供所述两个等边三角形单元共用的P电极及N电极。作为本专利技术的发光二极管的一种优选方案，所述生长衬底为蓝宝石衬底或图形蓝宝石衬底。作为本专利技术的发光二极管的一种优选方案，所述发光外延结构包括N-GaN层、InGaN/GaN多量子阱层及P-GaN层。作为本专利技术的发光二极管的一种优选方案，所述生长衬底背面还结合有反射镜。如上所述，本专利技术提供一种发光二极管及其制造方法，所述发光二极管为由两个等边三角形单元组成的平行四边形芯片，所述平行四边形芯片包括依次层叠的生长衬底、发光外延结构及电流扩展层，所述两个等边三角形单元之间具有从所述电流扩展层贯穿至所述生长衬底的出光走道，所述出光走道的两端分别形成有供所述两个等边三角形单元共用的P电极及N电极。本专利技术利用等边三角形芯片设计，通过增加芯片的周长，有效地提高了芯片的出光效率。本专利技术工艺简单，适用于工业生产。附图说明图1显示为现有技术中的四边形发光二极管的出光效果示意图。图2～4显示为本专利技术发光二级管的制造方法步骤1）所呈现的结构示意图，其中，图3为图2中A-A’截面图。图5显示为本专利技术发光二级管的制造方法步骤2）所呈现的结构示意图。图6～图7显示为本专利技术发光二级管的制造方法步骤3）所呈现的结构示意图。图8显示为本专利技术发光二级管的制造方法步骤4）所呈现的结构示意图。图9～图10显示为本专利技术发光二级管的制造方法步骤5）所呈现的结构示意图，其中，图10为图9中B-B’截面图。元件标号说明101生长衬底102N型层103量子阱层104P型层105电流扩展层106出光走道107N电极制备平台108P电极109N电极110反射镜具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图2～图10。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。需要说明的是，为了使图示更清晰简洁，图2～图10只显示了一个发光二极管单元的工艺步骤，实际操作过程中，本专利技术的制造方法为晶圆级的制造工艺。如图2～图10所示，本实施例提供一种发光二极管的制造方法，至少包括以下步骤：如图2～图4所示，首先进行步骤1），提供一生长衬底101，于所述生长衬底101表面形成至少包括N型层102、量子阱层103及P型层104的发光外延结构。作为示例，所述生长衬底101为蓝宝石衬底、图形蓝宝石衬底或GaN衬底。当然，在其它的实施例中，所述生长衬底101也可以是如Si衬底、SiC衬底等，可以根据不同的工艺需求进行选择，并不限于此处所列举的几种。作为示例，采用化学气相沉积法形成所述发光外延结构。作为示例，所述N型层102为N-GaN层，所述量子阱层为InG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的制造方法，其特征在于，至少包括以下步骤：1）提供一生长衬底，于所述生长衬底表面形成至少包括N型层、量子阱层及P型层的发光外延结构；2）于所述发光外延结构表面形成电流扩展层；3）于所述发光外延结构中定义出多个由两个等边三角形单元组成的平行四边形芯片，于该两个等边三角形单元之间采用深刻蚀技术刻蚀出至少贯穿至所述生长衬底的出光走道，且在所述出光走道两端预留有N电极制备区域及P电极制备区域；4）于所述N电极制备区域刻蚀出N电极制备平台；5）于所述P电极制备区域表面形成P电极，于所述N电极制备平台表面形成N电极；6）依据所定义的平行四边形芯片进行切割，获得相互独立的发光二极管芯片。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的制造方法，其特征在于，至少包括以下步骤：1)提供一生长衬底，于所述生长衬底表面形成至少包括N型层、量子阱层及P型层的发光外延结构；2)于所述发光外延结构表面形成电流扩展层；3)于所述发光外延结构中定义出多个由两个等边三角形单元组成的平行四边形芯片，于该两个等边三角形单元之间采用深刻蚀技术刻蚀出至少贯穿至所述生长衬底的出光走道，且在所述出光走道两端预留有N电极制备区域及P电极制备区域；4)于所述N电极制备区域刻蚀出N电极制备平台；5)于所述P电极制备区域表面形成P电极，于所述N电极制备平台表面形成N电极，所述P电极及N电极供所述两个等边三角形单元共用；6)依据所定义的平行四边形芯片进行切割，获得相互独立的发光二极管芯片。2.根据权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于：所述生长衬底为蓝宝石衬底或GaN衬底。3.根据权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于：所述N型层为N-GaN层，所述量子阱层为InGaN/GaN多量子阱层，所述P型层为P-GaN层。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，陈耀，袁根如，杨杰，郝茂盛，
申请(专利权)人：上海蓝光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31